摘要：催化裂化催化劑中金屬含量是評價催化劑性能的重要指標之一。未準確測定其金屬含量，實驗應(yīng)用壓力溶彈在高溫高壓下降樣品熔融，經(jīng)過濾、洗滌，得到濾液，使用乙二胺四乙酸配位滴定法測定其中氧化鋁含量，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（ICP-OES）測定氧化稀土（鑭或鈰）、鐵和鈉含量。通過與X射線熒光光譜儀（XRF）測定結(jié)果進行比較以及多次重復(fù)試驗，得到測定結(jié)果的相對標準偏差（RSD）分別為氧化鋁0.01%， 氧化鈉0.04%，氧化稀土0.1%，鐵0.02%。加標回收率為97.8~105.0%。結(jié)果證明，改試驗方法可行，且不依附于X射線熒光光譜儀，分析成本低，具有一定的推廣價值。

      關(guān)鍵詞：化學分析；壓力溶彈；電感耦合等離子體；催化裂化催化劑；金屬含量

      催化裂化催化劑在反應(yīng)器和再生器內(nèi)經(jīng)歷反應(yīng)、汽提和再生等階段后性能發(fā)生改變，其分析結(jié)果有助于催化劑制造商和煉油廠進行質(zhì)量驗證和性能評估。催化裂化催化劑的化學組成通暢包括氧化鋁、氧化鈉、鐵、氧化稀土、灼燒減量等指標，其中氧化鋁是催化劑額主要化學成分。稀土來自催化劑中的分子篩，有時在催化劑制造工藝中也引入稀土離子達到改善性能的目的，氧化稀土含量越高，催化劑活性越高，焦炭產(chǎn)率也偏高。氧化鐵在高溫下會分解并沉積在催化劑上，積累到一定程度就會引起催化劑中毒，是催化劑活性降低。有效控制氧化鈉含量，避免其過量導致催化劑活性降低。

      目前，國內(nèi)采用粉末壓片法制樣分析稀土含量，也有采用熔融制樣法，具有融樣時間短的有限，融樣制樣法熒光分析技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。但X射線熒光儀儀器貴重，分析成本高，或者在儀器故障的情況下無法進行樣品分析。本文采用壓力溶彈在高溫高壓下降樣品熔融，用乙二胺四乙酸（EDTA）配位滴定測定Al₂O₃含量，電感耦合等離子發(fā)射光譜儀測定Fe、Na和RE₂O₃含量，與X射線熒光法分析結(jié)果比較，并進行加標回收實驗。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

      美國熱電公司電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀ICP-6300,發(fā)生器功率1150W，氬氣純度99.999%，冷卻器流量15L·min^-1，輔助氣流量0.5L·min^-1，霧化器流量0.65 L·min^-1，泵速50rpm。樣品沖洗時間30s，積分時間2s；壓力溶彈， 50ml；分析天平感量0.1mg；200ml 容量瓶；50ml滴定管，250ml錐形瓶等。鹽酸（分析純），六次甲基四胺（分析純），EDTA標準溶液（0.0500 mol/L），氧化鋅標準溶液（0.0500 mol/L）等。

      催化裂化催化劑樣品外觀為灰白色微球或土黃色微球。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品的熔融

      采用壓力溶彈法。稱取試樣約0.7g（精確至0.0002g）與壓力溶彈的四氟內(nèi)膽中，加入濃鹽酸10ml，晃動內(nèi)膽是鹽酸與試樣充分接觸，蓋上四氟蓋后，至于壓力溶彈中，蓋上不銹鋼外蓋，扳手擰緊壓緊螺絲半圈即可。將壓力溶彈放入烘箱內(nèi)，升溫至180℃保溫3h（升溫速率≤5℃/min），冷卻后試液轉(zhuǎn)入200ml容量瓶中稀釋到刻度，搖勻備用。

1.2.2 樣品的測定方法

      對于FCC新鮮催化劑的化學成分分析，主要分析項目為Al₂O₃、Fe、RE₂O₃、Na₂O。

      Al₂O₃含量測定——采用EDTA配位滴定法，試樣溶液中的鋁離子與已知過量的EDTA在加熱煮沸下生成穩(wěn)定的絡(luò)合物，過量的EDTA以二甲酚橙為指示劑，六次甲基四胺為緩沖劑，在PH=5~6條件下，用ZnO標準溶液滴定，依據(jù)消耗的EDTA標準溶液的體積計算干基試樣中Al₂O₃的含量。

      Fe、RE₂O₃、Na₂O含量測定——采用ICP電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，根據(jù)帶測定金屬元素含量與發(fā)射強度成正比的原理，用已知濃度的系列標準樣品與發(fā)射強度的線性相關(guān)性確定樣品中金屬元素含量，然后轉(zhuǎn)化成氧化物含量。

1.2.3 標準曲線繪制

      采用稀釋方法配置標準曲線，得0.5×10^-6、1.0×10^-6、5×10^-6、10×10^-6、50×10^-6系列標準曲線，且R＞0.9995.

1.2.4 ICP譜線選擇

      通過對ICP譜線形狀的觀察（分析有無譜線干擾）、譜線強度數(shù)據(jù)對比和北京強度數(shù)據(jù)比較之后，選擇最佳波長，元素分析譜線分別為: Na 5895 nm, Fe 2382nm, La 3337 nm。

2結(jié)果與討論

2.1 精密度

      對催化裂化催化劑樣品進行8次重復(fù)測定，且以X涉嫌熒光法（XRF）分析結(jié)果作為對照，以相對標準偏差考察改方法的重復(fù)性，結(jié)果見表1所示。

表1 重復(fù)性實驗結(jié)果

      從表1可以看出，對同一樣品重復(fù)8次，分析結(jié)果與XRF一致，且實驗結(jié)果相對標準偏差均≤5%，能夠那組分析準確性的要求。

2.2 準確度

      為驗證分析方法準確性，分別對5個樣品進行測定，并與XRF結(jié)果進行比較，結(jié)果見表2所示。

表2 多樣品實驗對照結(jié)果

      由表2可以看出，本方法測量值與XRF測定結(jié)果相吻合，標明此方法準確可靠。

2.3 加標回收率實驗

      采用本方法對加標催化劑樣品進行處理和測定，計算回收率用以考察方法的準確性，結(jié)果見表3所示。從表3可以看出，本方法回收率為97.8~105.0%，標明方法可行。

                                                                                                                                                                              表3 回收率實驗結(jié)果

3 結(jié)論

      采用壓力溶彈在高溫高壓下降樣品熔融，應(yīng)用化學滴定法及ICP測定催化裂化催化劑中金屬含量，并用X射線熒光法測定結(jié)果進行比較。結(jié)果表明，改方法分析結(jié)果準確，重復(fù)性好，回收率97.8%~105.0%，滿足催化裂化催化劑金屬含量分析的需求，不需要大型X射線熒光儀等貴重儀器，操作簡單，分析成本低，為一種較全面的測定催化裂化催化劑中金屬含量的方法。

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